Hintergrund
der Erfindungbackground
the invention
Gebiet der
ErfindungTerritory of
invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbesserungen
von Techniken, die verwendet werden, um optische Fasern zu spleißen, und insbesondere
auf vorteilhafte Aspekte von Systemen und Verfahren zum Herstellen
von Optikfaserübertragungsleitungen
mit geringem Verlust und hoher Stärke.The
The present invention relates generally to improvements
of techniques used to splice optical fibers, and more particularly
on advantageous aspects of systems and methods of manufacture
of optical fiber transmission lines
with low loss and high strength.
Beschreibung
des Stands der Technikdescription
of the prior art
In
jüngster
Zeit wurde eine neue Klasse von optischen Fasern entwickelt, die
als Inverse-Dispersion-Fasern (IDFs; IDF = inverse dispersion fiber)
bekannt sind, einschließlich
Dispersionskompensationsfasern (DCFs; DCF = dispersion-compensating
fiber), die eine stark geneigte negative Dispersionscharakteristik
aufweisen. Eine Verwendung für
DCF ist das Optimieren der Dispersionscharakteristika von bereits
bestehenden Optikfaserverbindungen, die aus Standard-Einmodenfasern
(SSMF; SSMF = standard single-mode fiber) hergestellt sind, für einen Betrieb
bei einer unterschiedlichen Wellenlänge. Diese Technik ist in der
US-A-6532330 offenbart.In
recently,
At the time, a new class of optical fibers was developed
as inverse dispersion fibers (IDFs)
are known, including
Dispersion Compensation Fibers (DCFs; DCF = dispersion-compensating
fiber), which has a strongly inclined negative dispersion characteristic
exhibit. A use for
DCF is optimizing the dispersion characteristics of already
existing optical fiber connections consisting of standard single-mode fibers
(SSMF, SSMF = standard single-mode fiber) are made for one operation
at a different wavelength. This technique is in the
US-A-6532330.
Ein
wichtiger Parameter für
DCF ist der übermäßige Verlust,
der sich ergibt, wenn eine Optikfaserübertragungsleitung durch Spleißen von
DCF an andere Fasertypen, wie z. B. SSMF, hergestellt wird. Um eine
stark negative Dispersion zu erhalten, verwendet DCF einen kleinen
Kern mit hohem Brechungsindex, der einen Modenfelddurchmesser von etwa
5,0 μm bei
1.550 nm aufweist, im Vergleich zu dem etwa 10,5 μm Modenfelddurchmesser
von SSMF bei 1.550 nm. Die Differenz bei den Kerndurchmessern führt zu wesentlichem
Signalverlust, wenn eine Schmelzspleißtechnik verwendet wird, um DCF
mit SSMF zu verbinden. Es ist möglich,
die Menge an Signalverlust zu reduzieren durch Wählen von Spleißparametern,
die es ermöglichen,
dass der Kern der DCF diffundiert, wodurch bewirkt wird, dass der
Modenfelddurchmesser des DCF-Kerns sich nach außen verjüngt, was zu einem Trichtereffekt führt. Die
hohe Konzentration von Fluordotiermittel in einer typischen DCF
begrenzt jedoch die Anwendbarkeit dieser Technik, weil die Menge
und Dauer der Wärme,
die erforderlich ist, um den Tunneleffekt zu erzeugen, zu einer
unerwünschten
gestreuten Diffusion des Fluordotiermittels führen kann.One
important parameter for
DCF is the excessive loss,
which results when an optical fiber transmission line by splicing of
DCF to other fiber types, such. B. SSMF is produced. To one
To obtain strong negative dispersion, DCF uses a small one
High refractive index core having a mode field diameter of about
5.0 μm at
1550 nm, compared to the approximately 10.5 μm mode field diameter
SSMF at 1550 nm. The difference in core diameters leads to significant
Signal loss when using a fusion splicing technique to DCF
to connect with SSMF. It is possible,
reduce the amount of signal loss by choosing splice parameters,
which make it possible
that diffuses the core of the DCF, thereby causing the
Mode field diameter of the DCF core tapers outward, resulting in a funnel effect. The
high concentration of fluorine dopant in a typical DCF
however, limits the applicability of this technique because the amount
and duration of heat,
which is required to produce the tunnel effect, to one
undesirable
scattered diffusion of fluorine dopant may result.
Ferner
sind bei bestimmten Anwendungen, wie z. B. in Unterseesystemen,
Spleißstärken von 200
kpsi oder mehr erforderlich. Folglich gibt es einen Bedarf an verbesserten
Systemen und Verfahren zum Herstellen von Optikfaserübertragungsleitungen mit
geringem Verlust und hoher Stärke.Further
are in certain applications, such as. In submarine systems,
Splice strengths of 200
kpsi or more required. Consequently, there is a need for improved
Systems and methods for producing optical fiber transmission lines with
low loss and high strength.
Das
U.S.-Patent Nr. 4,689,065 offenbart ein Verfahren zum Verarbeiten
von optischen Fasern, bei dem ein Fluss von Sauerstoff eine Brennerflamme umgibt.
Das europäische
Patent Nr. EP 0505044 offenbart
eine Technik, bei der ein konvergierender konischer Lichtstrahl
verwendet wird, um zwei Optikfasersegmente aneinander zu spleißen. Der
konvergierende konische Strahl kann fortlaufend entlang der Länge der
Faser bewegt werden, um die optische Faser auf gerichtete Weise
einer Feuerpolitur und einem Spannungsabbau zu unterziehen, um das
Vorliegen von Fehlern in der Faser zu minimieren, nachdem das Verschmelzen
abgeschlossen ist.U.S. Patent No. 4,689,065 discloses a method of processing optical fibers in which a flow of oxygen surrounds a burner flame. European patent no. EP 0505044 discloses a technique in which a converging conical light beam is used to splice two optical fiber segments together. The converging conical beam may be continuously moved along the length of the fiber to fire-polish and stress-relieve the optical fiber in a directional manner to minimize the presence of defects in the fiber after the fusion is complete.
Ferner
sind bei bestimmten Anwendungen, wie z. B. Unterseesystemen, Spleißstärken von
200 kpsi oder mehr erforderlich. Folglich gibt es einen Bedarf an
verbesserten Systemen und Verfahren zum Herstellen von Optikfaserübertragungsleitungen
mit geringem Verlust und hoher Stärke.Further
are in certain applications, such as. B. submarine systems, splice strengths of
200 kpsi or more required. Consequently, there is a need for
improved systems and methods for making optical fiber transmission lines
with low loss and high strength.
Zusammenfassung
der ErfindungSummary
the invention
Die
oben beschriebenen Probleme und andere werden durch die vorliegende
Erfindung adressiert, Aspekte derselben schaffen Systeme und Verfahren
zum Herstellen einer optischen Übertragungsleitung
mit geringem Verlust und hoher Stärke. Bei einem Verfahren gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine erste Faser an einem Spleißpunkt an
eine zweite Faser gespleißt.
Die gespleißten
Fasern werden in eine Wärmebehandlungsstation
geladen, wo eine Gasbrennerflamme verwendet wird, um eine Spleißregion
einschließlich
des Spleißpunkts
thermisch zu behandeln, wobei die Wärmebehandlung den Spleißverlust
zwischen der ersten und zweiten Faser reduziert. Während die
Spleißregion
erwärmt wird,
wird ein trockenes Gas während
des Wärmebehandlungsprozesses
um die Brennerflamme herum gespült,
um Wasser an der Oberfläche
der gespleißten
Fasern zu vermeiden. Gemäß weiteren
Aspekten der Erfindung wird ein Spülgas zu der Brennerflamme zugeführt, um
Staubteilchen von der Flamme zu spülen, und nachdem die Wärmebehandlung
abgeschlossen wurde, wird die Brennerflamme verwendet, um die Glasoberfläche der
gespleißten
Fasern wiederherzustellen. Zusätzliche
Aspekte der Erfindung schaffen Brenneranordnungen zum Herstellen von
Optikfaserübertragungsleitungen
mit geringem Verlust und hoher Stärke.The
Problems described above and others are covered by the present invention
Invention addressed, aspects of which provide systems and methods
for producing an optical transmission line
with low loss and high strength. In a method according to a
Aspect of the invention is a first fiber at a splice point
spliced a second fiber.
The spliced
Fibers are transferred to a heat treatment station
loaded where a gas burner flame is used to form a splice region
including
of the splice point
thermally treat, with the heat treatment the splice loss
reduced between the first and second fibers. While the
splice
is heated,
gets a dry gas during
the heat treatment process
purged around the burner flame,
around water on the surface
the spliced
Avoid fibers. According to others
Aspects of the invention, a purge gas is supplied to the burner flame to
Flush dust particles from the flame, and after the heat treatment
was completed, the burner flame is used to the glass surface of the
spliced
Restore fibers. additional
Aspects of the invention provide burner assemblies for manufacturing
Optical fiber transmission lines
with low loss and high strength.
Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und beiliegende
Zeichnungen offensichtlich.additional
Features and advantages of the present invention are achieved by the
Reference to the following detailed description and accompanying
Drawings obviously.
Kurze Beschreibung
der ZeichnungenShort description
the drawings
1 ist
ein radiales Querschnittsdiagramm eines Beispiels einer Standard-Einmodenfaser (SSMF),
das nicht maßstabsgerecht
gezeichnet ist. 1 Figure 12 is a radial cross-sectional diagram of an example of a standard single mode fiber (SSMF) that is not drawn to scale.
2 ist
ein Diagramm, das ein Brechungsindex- (RI-; RI = refractive index)
Profil für
die in 1 gezeigte SSMF darstellt. 2 FIG. 13 is a graph showing a refractive index (RI) profile for the in 1 represents shown SSMF.
3 ist
ein radiales Querschnittsdiagramm eines Beispiels einer Dispersionskompensationsfaser
(DCF), die nicht maßstabsgerecht
gezeichnet ist. 3 FIG. 12 is a radial cross-sectional diagram of an example of a dispersion compensating fiber (DCF) that is not drawn to scale.
4 ist
ein Diagramm, das ein RI-Profil für die in 3 gezeigte
DCF darstellt. 4 is a diagram showing an RI profile for the in 3 represents shown DCF.
5 ist
ein longitudinaler Querschnitt einer optischen Übertragungsleitung, die aus
der in 1 gezeigten SSMF und der in 3 gezeigten
DCF hergestellt ist. 5 FIG. 15 is a longitudinal cross-section of an optical transmission line, which is made of the in FIG 1 shown SSMF and the in 3 produced DCF is produced.
6 bis 9 zeigen
eine Reihe von Diagrammen, die eine Tech nik darstellen zum Reduzieren
von Spleißverlust
in einer optischen Übertragungsleitung,
die aus der in 1 gezeigten SSMF und der in 3 gezeigten
DCF hergestellt ist. 6 to 9 FIG. 10 is a series of diagrams illustrating a technique for reducing splice loss in an optical transmission line composed of the present invention 1 shown SSMF and the in 3 produced DCF is produced.
10 bis 12 zeigen
eine Reihe von longitudinalen Quer schnittsdiagrammen, die Änderungen
bei den dotierten Komponenten der SSMF und DCF während der in 6 – 9 dargestellten Technik
darstellen. 10 to 12 show a series of longitudinal cross-sectional diagrams showing changes in the doped components of SSMF and DCF during in 6 - 9 represent illustrated technology.
13 zeigt
ein radiales Querschnittdiagramm der in 12 gezeigten
SSMF an dem Spleißpunkt. 13 shows a radial cross-sectional diagram of in 12 shown SSMF at the splice point.
14 zeigt
ein RI-Profil der in 13 gezeigten SSMF. 14 shows an RI profile of in 13 shown SSMF.
15 zeigt
ein radiales Querschnittdiagramm der in 12 gezeigten
DCF an dem Spleißpunkt. 15 shows a radial cross-sectional diagram of in 12 shown DCF at the splice point.
16 zeigt
ein RI-Profil der in 15 gezeigten DCF. 16 shows an RI profile of in 15 shown DCF.
17 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer thermischen Wärmestation,
die für
die Verwendung beim Praktizieren der hierin beschriebenen Techniken
geeignet ist. 17 FIG. 12 is a perspective view of an example of a thermal heat station suitable for use in practicing the techniques described herein. FIG.
18 zeigt
ein Diagramm einer Gasbrenneranordnung. 18 shows a diagram of a gas burner arrangement.
19 zeigt
ein Diagramm einer zweiten Gasbrenneranordnung. 19 shows a diagram of a second gas burner assembly.
20 zeigt
ein Diagramm, das eine mittlere Spleißstärke als eine Funktion von Sauerstofffluss darstellt. 20 Figure 11 is a graph illustrating average splice strength as a function of oxygen flux.
21 zeigt
eine Tabelle, die Verlust- und Stärkewerte für Spleiße darstellt, die gemäß einem Aspekt
der Erfindung hergestellt sind. 21 Figure 14 shows a table representing loss and strength values for splices made in accordance with one aspect of the invention.
22 ist ein Diagramm, das eine Wärmebewegungstechnik
darstellt. 22 is a diagram illustrating a thermal motion technique.
23A bis 23C sind
eine Reihe von Diagrammen, die die Verwen dung von erhöhten und verringerten
Brennergasflüssen
darstellen. 23A to 23C are a series of diagrams illustrating the use of elevated and reduced burner gas flows.
24 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Erfindung. 24 is a flowchart of a method according to an aspect of the invention.
Detaillierte
Beschreibungdetailed
description
Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer
optischen Übertragungsleitung
mit geringem Verlust und hoher Stärke von einer Inverse-Dispersions-Faser (IDF), wie
z. B. einer Dispersionskompensationsfaser (DVF), und einem zweiten
Fasertyp, wie z. B. einer Standard-Einmodenfaser (SSMF). Es ist
klar, dass das hierin beschriebene Verfahren auf andere Fasertypen
und Faserdo tiermittel angewendet werden kann. Ferner können die nachfolgend
beschriebenen Techniken einzeln oder in Kombination miteinander
praktiziert werden.The
The present invention provides a method for manufacturing a
optical transmission line
with low loss and high strength of an Inverse Dispersion Fiber (IDF), such as
z. B. a dispersion compensation fiber (DVF), and a second
Fiber type, such. A standard single-mode fiber (SSMF). It is
It should be understood that the method described herein is applicable to other fiber types
and Faserdo animal agent can be applied. Furthermore, the following
described techniques individually or in combination with each other
be practiced.
1 zeigt
einen Querschnitt einer beispielhaften Länge von SSMF 10. SSMF
wird typischerweise aus Silika hergestellt (SiO2).
Die SSMF 10 umfasst einen germaniumdotierten Kern 12 und
eine undotierte äußere Mantelschicht 14,
die den Kern 12 umgibt. 2 zeigt
das Brechungsindex-(RI-)Profil 20 für die SSMF 10. Wie
es in 2 gezeigt ist, umfasst das SSMF-RI-Profil 20 ein
zentrales Plateau 22, das dem SSMF-Kern 12 entspricht. 1 shows a cross-section of an exemplary length of SSMF 10 , SSMF is typically made of silica (SiO 2 ). The SSMF 10 includes a germanium-doped core 12 and an undoped outer cladding layer 14 that the core 12 surrounds. 2 shows the refractive index (RI) profile 20 for the SSMF 10 , As it is in 2 shown includes the SSMF RI profile 20 a central plateau 22 that is the SSMF core 12 equivalent.
3 zeigt
einen Querschnitt einer beispielhaften Länge von DCF 30. Die
DCF ist typischerweise auch aus Silika hergestellt. Die in 3 gezeigte DCF 30 umfasst
einen germanium-dotierten Kern 32, eine fluor-dotierte
erste Mantelschicht 34, und eine undotierte äußere Mantelschicht 36. 4 zeigt
das RI-Profil 40 für
die DCF 10. Wie es in 4 gezeigt ist,
umfasst das DCF-RI-Profil 40 eine zentrale Spitze 42,
die dem DCF-Kern 32 entspricht und ein Paar von tiefen
Gräben 44 auf
jeder Seite der Spitze 42, die der fluor-dotierten Mantelschicht 34 entsprechen.
Um die Spitze 42 und die Gräben 44 in dem RI-Profil 40 zu
erreichen, wird eine starke Konzentration von Germanium-Dotiermittel in dem
DCF-Kern 32 verwendet, und in der ersten DCF-Mantelschicht 34 wird
eine starke Konzentration von Fluordotiermittel verwendet. Es sollte
angemerkt werden, dass bestimmte DCF-Fasern andere RI-Profile und
andere Dotiermittelkonzentrationen als das vorliegende Beispiel
haben können.
Von der vorliegenden Beschreibung ist jedoch klar, dass die Erfindung
auch auf diese anderen DCF-Fasern angewendet werden kann. 3 shows a cross-section of an exemplary length of DCF 30 , The DCF is typically also made of silica. In the 3 shown DCF 30 includes a germanium-doped core 32 , a fluorine-doped first cladding layer 34 , and an undoped outer cladding layer 36 , 4 shows the RI profile 40 for the DCF 10 , As it is in 4 shown includes the DCF RI profile 40 a central tip 42 that the DCF core 32 matches and a pair of deep trenches 44 on each side of the top 42 , that of the fluorine-doped cladding layer 34 correspond. To the top 42 and the trenches 44 in the RI profile 40 to achieve a high concentration of germanium dopant in the DCF core 32 used, and in the first DCF cladding layer 34 a high concentration of fluorine dopant is used. It should be noted that certain DCF fibers have different RI profiles and dopant concentrations than the present example ben can. However, it is clear from the present description that the invention can also be applied to these other DCF fibers.
5 ist
ein longitudinales Querschnittsdiagramm einer Optikübertragungsleitung 50,
die durch Verbinden der SSMF 10 und der DCF 30 miteinander hergestellt
wurde. Von 5 ist ersichtlich, dass der SSMF-Kern 12 wesentlich
größer ist
als der DCF-Kern 32. Außerdem ist von 2 und 4 ersichtlich,
dass die RI-Profile 20 und 40 für die beiden Fasern
eine wesentlich unterschiedliche Form aufweisen. Diese Unterschiede
im Durchmesser und der Form führen
zu einer beträchtlichen
Menge an Spleißverlust. 5 Fig. 15 is a longitudinal cross-sectional diagram of an optical transmission line 50 by connecting the SSMF 10 and the DCF 30 was made with each other. From 5 it can be seen that the SSMF core 12 is much larger than the DCF core 32 , Besides that is from 2 and 4 seen that the RI profiles 20 and 40 have a significantly different shape for the two fibers. These differences in diameter and shape lead to a considerable amount of splice loss.
Es
ist möglich,
Spleißverlust
zu reduzieren, der sich aus einer Kerndurchmesserfehlanpassung ergibt,
durch thermisches Diffundieren des DCF-Kerns 32, damit
derselbe mit der Größe des SSMF-Kerns 12 genauer übereinstimmt.
Die Wärmeausdehnung
des DCF-Kerns 32 ist jedoch aufgrund der fluor-dotierten Mantelschicht 34 problematisch. Fluor
beginnt bei einer niedrigeren Temperatur zu diffundieren als Germanium.
Somit kann das Anlegen von Wärme
an die DCF 30, um ihren Kern 32 thermisch auszudehnen,
eine ungleiche Diffusion von Fluor bewirken, was zu Spleißverlust
beiträgt.It is possible to reduce splice loss resulting from a core diameter mismatch by thermally diffusing the DCF core 32 to match the size of the SSMF core 12 more exactly matches. The thermal expansion of the DCF core 32 however, is due to the fluorine-doped cladding layer 34 problematic. Fluorine begins to diffuse at a lower temperature than germanium. Thus, the application of heat to the DCF 30 to their core 32 thermally expand, cause uneven diffusion of fluorine, which contributes to splice loss.
Folglich
gibt es eine Technik, bei der eine Wärmebehandlungsstation verwendet
wird, um den DCF-Kern 32 thermisch auszudehnen, während auch
eine glatte Diffusion von Fluor-Dotiermittel
erzeugt wird.Consequently, there is a technique in which a heat treatment station is used to form the DCF core 32 thermally expand while also creating a smooth diffusion of fluorine dopant.
6 bis 9 sind
eine Reihe von Diagrammen, die einen Aspekt einer Wärmebehandlungstechnik
darstellen. In 6 werden die SSMF 10 und
die DCF 30 für
Spleißen
vorbereitet. Diese Vorbereitung kann beispielsweise das Spalten
und Abstreifen der Faserenden 60 und 62 umfassen.
In 7 wurden die Fasern 10 und 30 in
einen Schmelzspleißer 70 geladen,
wobei die Faserenden 60 und 62 ausgerichtet sind
und an einem Spleißpunkt 72 aneinander
anstoßen.
Ein Lichtbogenstrom wird verwendet, um eine heiße Zone 74 zu erzeugen, die
den Spleißpunkt 72 auf
eine Temperatur hebt, die ausreicht, um zu bewirken, dass die Faserenden
an dem Spleißpunkt 72 miteinander
verschmelzen. Eine typische Spleißtemperatur beträgt etwa
2.000°C.
Bei dem vorliegenden Beispiel werden Spleißparameter gewählt, die
die Dotiermitteldiffusion in den beiden Fasern 10 und 30 minimieren. 6 to 9 are a series of diagrams illustrating one aspect of a heat treatment technique. In 6 become the SSMF 10 and the DCF 30 prepared for splicing. For example, this preparation can be the splitting and stripping of the fiber ends 60 and 62 include. In 7 were the fibers 10 and 30 into a fusion splicer 70 loaded, with the fiber ends 60 and 62 are aligned and at a splice point 72 abut each other. An arc current is used to create a hot zone 74 to generate the splice point 72 rises to a temperature sufficient to cause the fiber ends at the splice point 72 merge together. A typical splice temperature is about 2,000 ° C. In the present example, splice parameters are chosen that reflect the dopant diffusion in the two fibers 10 and 30 minimize.
In 8 wurden
die gespleißten
Fasern 10 und 30 von dem Schmelzspleißer 70 entfernt.
An diesem Punkt zeigen die gespleißten Fasern 10 und 30 aufgrund
einer Modenfeldfehlanpassung eine wesentliche Menge an Spleißverlust.
In 9 wurden die gespleißten Fasern 10 und 30 in
eine Wärmebehandlungsstation 80 geladen,
in der eine Gasbrennerflamme 82 verwendet wird, um Wärme an eine Spleißzone 84 anzulegen.
Die Gasbrennerflamme 82 kann in beiden Richtungen entlang
der Länge
der SSMF und DCF 10 und 30 bewegt werden. Außerdem,
wie es nachfolgend beschrieben wird, können die Intensität der Gasbrennerflamme 82 und
die Größe der Spleißzone 84 durch
Regulieren des Gasflusses zu dem Brenner 82 gesteuert werden.In 8th became the spliced fibers 10 and 30 from the fusion splicer 70 away. At this point, the spliced fibers show 10 and 30 due to a mode field mismatch, a significant amount of splice loss. In 9 became the spliced fibers 10 and 30 in a heat treatment station 80 loaded, in which a gas burner flame 82 is used to transfer heat to a splice zone 84 to apply. The gas burner flame 82 can be in both directions along the length of the SSMF and DCF 10 and 30 to be moved. In addition, as will be described below, the intensity of the gas burner flame 82 and the size of the splice zone 84 by regulating the gas flow to the burner 82 to be controlled.
Die
Spleißzone 84 wird
gemäß einem
Heizprofil 86 erwärmt,
das eine sich verjüngende
Diffusion der Dotiermittel in der SSMF 10 und der DCF 30 in
der Spleißzone 84 bewirkt.
Wie es in dem Heizprofil 86 gezeigt ist, wird der Spleißpunkt 72 auf
etwa 1.300°C
erhitzt. Die Temperatur der Spleißzone 84 wird auf
jeder Seite des Spleißpunkts 72 geringer.The splice zone 84 is according to a heating profile 86 which heats up a tapered diffusion of the dopants in the SSMF 10 and the DCF 30 in the splice zone 84 causes. As it is in the heating profile 86 is shown, the splice point 72 heated to about 1300 ° C. The temperature of the splice zone 84 is on each side of the splice point 72 lower.
10 bis 12 sind
eine Reihe von longitudinalen Querschnittsdiagrammen, die den Effekt der
Wärmebehandlung
auf die Dotiermittel in der SSMF 10 und der DCF 30 darstellen. 10 zeigt die
Fasern 10 und 30 vor dem Spleißen. Wie es oben beschrieben
ist, umfasst die SSMF 10 einen germaniumdotierten Kern 12 und
einen nicht-dotierten Mantel 14. Die DCF 30 umfasst
einen germanium-dotierten Kern 32, eine erste Mantelschicht 34,
die stark mit Fluor dotiert ist, und eine nicht-dotierte Übermantelung 36. 10 to 12 are a series of longitudinal cross-sectional diagrams showing the effect of heat treatment on the dopants in the SSMF 10 and the DCF 30 represent. 10 shows the fibers 10 and 30 before splicing. As described above, the SSMF includes 10 a germanium-doped core 12 and a non-doped cladding 14 , The DCF 30 includes a germanium-doped core 32 , a first cladding layer 34 which is heavily doped with fluorine, and a non-doped cladding 36 ,
In 11 wurde
ein Schmelzspleißer
verwendet, um die SSMF 10 und die DCF 30 an dem Spleißpunkt 72 aneinander
zu spleißen.
Die Wärme des
Schmelzspleißprozesses
hat eine gewisse Diffusion in den SSMF- und DCF-Dotiermitteln bewirkt. Wie
es in 11 gezeigt ist, umfasst der
SSMF-Kern 12 einen leicht ausgedehnten Abschnitt 90.
Gleichartig dazu haben der DCF-Kern 32 und die erste Mantelregion 34 auch
leicht ausgedehnte Abschnitte 92 und 94.In 11 A fusion splicer was used to prepare the SSMF 10 and the DCF 30 at the splice point 72 to splice together. The heat of the fusion splicing process has caused some diffusion in the SSMF and DCF dopants. As it is in 11 shown includes the SSMF core 12 a slightly extended section 90 , Likewise have the DCF core 32 and the first coat region 34 also slightly extended sections 92 and 94 ,
Wie
es oben beschrieben ist, werden die gespleißten Fasern dann in eine Wärmebehandlungsstation
geladen. 12 zeigt die Ergebnisse des Wärmebehandlungsprozesses.
Es ist ersichtlich, dass der ausgedehnte Abschnitt des SSMF-Kerns 90 in
einen glatten, sich verjüngenden
Weg 96 geformt wurde. Die ausgedehnten Abschnitte des DCF-Kerns und
des Mantels 92 und 94 wurden gemischt, und formen
ebenfalls einen glatten, sich verjüngenden Weg 98.As described above, the spliced fibers are then loaded into a heat treatment station. 12 shows the results of the heat treatment process. It can be seen that the extended section of the SSMF core 90 in a smooth, rejuvenating way 96 was formed. The extended sections of the DCF core and the cladding 92 and 94 were mixed, and also form a smooth, rejuvenating path 98 ,
13 zeigt
ein radiales Querschnittsdiagramm der wärmebehandelten SSMF 10 an
dem Spleißpunkt 72.
Der in 1 gezeigte germanium-dotierte Kern 12 wurde
zu dem diffundierten Kern 96 mit größerem Durchmesser ausgedehnt,
der in 13 gezeigt ist. 14 ist
ein Diagramm 100, das das Vorbehandlungs-RI-Profil 22 zeigt,
und unter Verwendung einer gestrichelten Linie auch das Nachbehandlungs-RI-Profil 102 zeigt.
Wie es in 14 gezeigt ist, hat das Nach-Bearbeitungs-RI-Profil
keine quadratischen Ecken, sondern ist nun gebogen aufgrund der
Diffusion von Germanium-Dotiermittel. In der Spleißzone 84 macht
die SSMF 10 einen glatten Übergang zwischen dem Vorbehandlungs-RI-Profil 22 und
dem Nachbehandlungs-RI-Profil 102. Der Übergang zwischen den beiden
RI-Profilen 22 und 102 ist im Wesentlichen adiabatisch,
d. h. ohne wesentlichen Verlust. 13 shows a radial cross-sectional diagram of the heat treated SSMF 10 at the splice point 72 , The in 1 shown germanium-doped core 12 became the diffused core 96 with larger diameter extended into 13 is shown. 14 is a diagram 100 containing the pretreatment RI profile 22 shows, and using a dashed line also the Post-treatment RI profile 102 shows. As it is in 14 is shown, the post-machining RI profile has no square corners, but is now bent due to the diffusion of germanium dopant. In the splice zone 84 does the SSMF 10 a smooth transition between the pretreatment RI profile 22 and the post-treatment RI profile 102 , The transition between the two RI profiles 22 and 102 is essentially adiabatic, ie without substantial loss.
15 zeigt
ein radiales Querschnittsdiagramm der wärmebehandelten DCF 30 an
dem Spleißpunkt 72.
Der germanium-dotierte
DCF-Kern 32 und die fluor-dotierte erste Mantelschicht 34,
die in 2 gezeigt sind, wurden gemischt und in den Germanium-Fluor-Kern 98 ausgedehnt,
der in 15 gezeigt ist. 16 ist
ein Diagramm 110, das das DCF-Vorbehandlungs-RI-Profil 42 und 44 und
das Nachbehandlungs-RI-Profil 112 zeigt.
In 16 ist ersichtlich, dass die rechteckige Spitze 42 und
negative Gräben 44 in
ein einziges gebogenes Profil 112 gemischt wurden. In der
Spleißzone 84 macht
die DCF einen glatten, im Wesentlichen adiabatischen Übergang
zwischen dem Vorbehandlungs-RI-Profil 42 und 44 und
dem Nachbehandlungs-RI-Profil 112. 15 shows a radial cross-sectional diagram of the heat-treated DCF 30 at the splice point 72 , The germanium-doped DCF core 32 and the fluorine-doped first cladding layer 34 , in the 2 were shown were mixed and in the germanium fluorine core 98 extended into 15 is shown. 16 is a diagram 110 containing the DCF pretreatment RI profile 42 and 44 and the post-treatment RI profile 112 shows. In 16 it can be seen that the rectangular tip 42 and negative trenches 44 in a single curved profile 112 were mixed. In the splice zone 84 makes the DCF a smooth, essentially adiabatic transition between the pretreatment RI profile 42 and 44 and the post-treatment RI profile 112 ,
Von 13 bis 16 ist
ersichtlich, dass die SSMF- und DCF-Kerne 96 und 98 an
dem Spleißpunkt 72 ähnliche
Größen und
RI-Profile haben. Diese Ähnlichkeit
reduziert die Menge an Spleißverlust zwischen
den beiden Fasern. Es ist möglich,
nach der Wärmebehandlung
weitere Spleißverlustreduktion
zu erreichen, durch Bewegen der Flamme 82 entlang der Länge der
Spleißregion 84 in
der Richtung der Signalausbreitung. Diese Nachbehandlungsbewegung
bewirkt ein weiteres Glätten
des Modenfelds und einen Dotiermittelübergang. Außerdem kann Biegeverlust reduziert
werden durch schrittweises Senken des Brennergasflusses, wenn die
gespleißten
Fasern in die Wärmebehandlungsstation
geladen und von derselben entfernt werden.From 13 to 16 it can be seen that the SSMF and DCF cores 96 and 98 at the splice point 72 have similar sizes and RI profiles. This similarity reduces the amount of splice loss between the two fibers. It is possible to achieve further splice loss reduction after heat treatment by moving the flame 82 along the length of the splice region 84 in the direction of signal propagation. This aftertreatment movement causes further smoothing of the mode field and a dopant junction. In addition, bend loss can be reduced by gradually decreasing burner gas flow as the spliced fibers are loaded into and removed from the heat treatment station.
Es
sollte angemerkt werden, dass es möglich wäre, den Schmelzspleißer 70 zu
verwenden, um die Ausdehnung des DCF-Kerns 32 durchzuführen. Die Wärmebehandlungsstation
würde dann
verwendet, um eine glatte Diffusion der fluor-dotierten Mantelschicht 34 zu
bewirken, um Spleißverlust
zu reduzieren.It should be noted that it would be possible to use the fusion splicer 70 to use the extent of the DCF core 32 perform. The heat treatment station would then be used to provide smooth diffusion of the fluorine-doped cladding layer 34 to reduce splice loss.
17 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Wärmebehandlungsstation 150,
die für
die Verwendung beim Praktizieren der hierin beschriebenen Techniken
geeignet ist. 17 shows a perspective view of a heat treatment station 150 , which is suitable for use in practicing the techniques described herein.
Die
in 17 gezeigte Wärmebehandlungsstation 150 wird
verwendet, um Wärme
an die gespleißte
Optikfaserleitung 152 anzulegen. Der Spleißpunkt 154 der
optischen Faser 152 wird über ein Wärmegerät 156 positioniert,
das bei dem vorliegenden Beispiel unter Verwendung eines Gasbrenners
mit einer Flamme 158 implementiert ist, die durch eine
Gasversorgung 160 gespeist wird. Andere Wärmeelemente
können
auf geeignete Weise verwendet werden.In the 17 shown heat treatment station 150 Used to transfer heat to the spliced optical fiber cable 152 to apply. The splice point 154 the optical fiber 152 is about a warming device 156 positioned in the present example using a gas burner with a flame 158 is implemented by a gas supply 160 is fed. Other heat elements may be suitably used.
Um
den Brenner 156 genau zu regeln, ist die Gasversorgung 160 mit
einer Masseflusssteuerung 162 versehen. Ein Kamin 164 ist über dem
Brenner 156 positioniert, um die Flamme 158 während des
Erhitzens zu stabilisieren. Die Faser 152 und der Kamin 164 werden
durch eine Platte 166 in Position gehalten, die einen weggeschnittenen
Abschnitt 168 zum Freilegen des Spleißpunkts 154 umfasst.
Die Faser 152 wird durch eine erste und zweite Klemme 170 und 172,
die auf jeder Seite des Ausschnittabschnitts 168 angeordnet
sind, auf der Platte 166 in Position gehalten, und der
Kamin 164 wird durch einen Arm 174, der den Kamin 164 greift,
auf der Platte 166 in Position gehalten.To the burner 156 to regulate exactly, is the gas supply 160 with a mass flow control 162 Mistake. A chimney 164 is over the burner 156 positioned to the flame 158 during heating to stabilize. The fiber 152 and the fireplace 164 be through a plate 166 held in position, having a cut-away section 168 to expose the splice point 154 includes. The fiber 152 is through a first and second clamp 170 and 172 on each side of the cut-out section 168 are arranged on the plate 166 kept in place, and the fireplace 164 is by an arm 174 , the fireplace 164 attacks, on the plate 166 kept in position.
Während des
Erwärmungsprozesses
wird in der Faser 152 durch ein Gewicht 176, das
entfernbar an einem Ende der Faser befestigt ist eine leichte Spannung
beibehalten. Diese Spannung verhindert, dass sich die Faser 178 während des
Erwärmungsprozesses
relativ zu der Flamme 158 bewegt. Es muss darauf geachtet
werden, das richtige Gewicht zu verwenden, um das Dehnen der Faser
zu vermeiden, wenn dieselbe erhitzt wird. Bei dem vorliegenden Beispiel
wird ein Gewicht von 0,7 g verwendet. Die erste Klemme 170 hält die Faser 172 ausreichend
locker, um es zu ermöglichen,
dass die Spannung in der Faser 152 auf diese Weise gesteuert
wird und als Faserführung
wirkt. Um Biegeschäden
an der Faser 152 zu verhindern, ist eine gebogene Führung 178 vorgesehen,
auf der der gewichtete Abschnitt der Faser 152 während des
Erwärmungsprozesses
ruht.During the heating process is in the fiber 152 by a weight 176 Retainably attached to one end of the fiber maintaining a light tension. This tension prevents the fiber from growing 178 during the heating process relative to the flame 158 emotional. Care must be taken to use the correct weight to avoid fiber stretching when heated. In the present example, a weight of 0.7 g is used. The first clamp 170 Holds the fiber 172 sufficiently loose to allow the tension in the fiber 152 controlled in this way and acts as a fiber guide. To bending damage to the fiber 152 Preventing is a curved guide 178 provided on the weighted portion of the fiber 152 resting during the heating process.
Es
wurde herausgefunden, dass es in bestimmten Situationen wünschenswert
ist, während des
Wärmebehandlungsprozesses
eine zusätzliche gesteuerte
Spannung an die gespleißte
Faser anzulegen. Diese zusätzliche
Spannung kann angelegt werden durch Erhöhen der Menge an Gewicht 176, das
an die gespleißte
Faser angelegt wird. Andere Spannungsmechanismen können ebenfalls
verwendet werden.It has been found that in certain situations it is desirable to apply an additional controlled voltage to the spliced fiber during the heat treatment process. This extra tension can be applied by increasing the amount of weight 176 which is applied to the spliced fiber. Other tension mechanisms can also be used.
Die
Platte 166 ist beweglich relativ zu dem Brenner 156,
unter Verwendung einer Übersetzungsstufe 180,
auf der die Platte 166 befestigt ist. Ein Positionslesegerät 182 liefert
genaue Informationen bezüglich
der Position der Platte 166. Wenn die gespleißte Faser 152 anfangs
in der Wärmebehandlungsstation 150 befestigt
wird, ist die Platte 166 weit über der Flamme 158 positioniert.
Nach dem Befestigen wird der Spleißpunkt 154 in die
Flamme bewegt unter Verwendung der Translationsstufe 180.
Für wiederholbare
Ergebnisse wird die Position der Translationsstufe 166 unter
Verwendung des Positionslesegeräts 182 überwacht.
Sobald eine optimale Position für
den Spleißpunkt 154 bezüglich der
Flamme 158 bestimmt ist, wird diese Position für nachfolgende
Wärmebehandlungen
verwendet.The plate 166 is movable relative to the burner 156 , using a translation stage 180 on which the plate 166 is attached. A position reader 182 provides accurate information regarding the position of the disk 166 , If the spliced fiber 152 initially in the heat treatment station 150 is attached, is the plate 166 far above the flame 158 positioned. After attaching, the splice point becomes 154 moved into the flame using the translation stage 180 , For repeatable results will be the position of the translation step 166 using the position reader 182 supervised. Once an optimal position for the splice point 154 concerning the flame 158 is determined, this position is used for subsequent heat treatments.
Der
Brenner 156 ist aus einer Quarzröhre hergestellt, die einen
Innendurchmesser von etwa 4 mm aufweist. Da die Temperatur, die
notwendig ist, um das Fluor zu diffundieren, auf etwa 1.200 bis 1.300°C geschätzt wird,
kann ein Gas, wie z. B. Propan oder Wasserstoff, ohne zusätzliche
Sauerstoffzufuhr verwendet werden. Die Masseflusssteuerung 162 wird
verwendet, um den Gasfluss bei dem richtigen Wert zu halten. Typische
Flüsse
sind etwa 10 ml/Min. (für
Propan). Erneut muss dieser Wert für die bestimmten verwendeten
Fasern optimiert werden.The burner 156 is made of a quartz tube having an inner diameter of about 4 mm. Since the temperature necessary to diffuse the fluorine is estimated to be about 1200 to 1300 ° C, a gas such as e.g. As propane or hydrogen, can be used without additional oxygen supply. The mass flow control 162 is used to keep the gas flow at the correct value. Typical rivers are about 10 ml / min. (for propane). Again, this value must be optimized for the particular fibers used.
Der
Spleißverlust
wird überwacht,
während sich
der Spleiß 154 in
der Flamme 158 befindet. Wenn der minimale Spleißverlust
erreicht wird, in etwa 10 Minuten, wird der Translator 180 verwendet, um
den Spleiß 154 von
der Flamme 158 zu entfernen. Der Spleiß 154 kann nun von
der Wärmebehandlungsstation 150 entfernt
werden. Die in 7 gezeigte Wärmebehandlungsstation 150 erfordert nur
1 cm blanker Faser 152 an dem Spleißpunkt 154.The splice loss is monitored while the splice 154 in the flame 158 located. When the minimum splice loss is reached, in about 10 minutes, the translator becomes 180 used to the splice 154 from the flame 158 to remove. The splice 154 can now from the heat treatment station 150 be removed. In the 7 shown heat treatment station 150 requires only 1 cm of bare fiber 152 at the splice point 154 ,
Die
Erfindung schafft ein Verfahren zum Erhöhen der Stärke der wärmebehandelten Spleißregion.
Gemäß der Erfindung
wird in der Wärmebehandlungsstation
ein trockenes Gas um die Gasbrennerflamme gespült, um während der Wärmebehandlung Wasser an der
Oberfläche
der gespleißten
Fasern zu vermeiden. Es wurde herausgefunden, dass ein geeigneter
Feuchtigkeitsgehalt für
das trockene Gas geringer ist als 100 Gewichts-ppm. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird trockener Sauerstoff in der Verbrennungsregion
der Flamme verwendet.The
The invention provides a method of increasing the strength of the heat treated splice region.
According to the invention
is in the heat treatment station
a dry gas is purged around the gas burner flame to provide water at the heat during the heat treatment
surface
the spliced
Avoid fibers. It was found that a suitable
Moisture content for
the dry gas is less than 100 ppm by weight. According to one
Another aspect of the invention is dry oxygen in the combustion region
the flame used.
Gemäß der Erfindung
wird ein zweites Gas, wie z. B. Stickstoff (N2),
um den Brenner gespült,
um Staubpartikel nahe der Flamme zu vermeiden. Das Gas kann gefiltert
sein und die Flussrate kann für eine
maximale Spleißstärke optimiert
werden.According to the invention, a second gas, such as. As nitrogen (N 2 ), purged around the burner to prevent dust particles near the flame. The gas can be filtered and the flow rate can be optimized for maximum splice strength.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird nach der Wärmebehandlung die Glasoberfläche der
gespleißten
Fasern in der Spleißregion wiederhergestellt
durch Bewegen der Brennerflamme entlang der Spleißregion
mit geeigneten Gasflüssen,
um die Spleißstärke zu verbessern.
Alternativ kann eine Wiederherstellung der Glasoberfläche der gespleißten Fasern
in der Spleißregion
ebenfalls erreicht werden durch Erhöhen des Gasflusses zu dem Brenner
für eine
kurze Zeit nach der Modenfeldausdehnung, um zu bewirken, dass sich
die Wärmezone erweitert
und um eine ausreichend hohe Temperatur zu erreichen.According to one
Another aspect of the invention, after the heat treatment, the glass surface of
spliced
Restored fibers in the splice region
by moving the burner flame along the splice region
with suitable gas flows,
to improve the splice strength.
Alternatively, a restoration of the glass surface of the spliced fibers
in the splice region
can also be achieved by increasing the gas flow to the burner
for one
a short time after the fashion field expansion to cause that
the heat zone expands
and to reach a sufficiently high temperature.
Ein
trockenes Gas, wie z. B. trockener Sauerstoff oder dergleichen,
wird in die Brennerflamme zugeführt,
um Wasser an der Oberfläche
der gespleißten
Fasern zu entfernen. Ein Spülgas
wird um die Flamme zugeführt,
um Staubteilchen nahe der Flamme zu vermeiden. 18 zeigt
ein Diagramm einer Gasbrenneranordnung 200 gemäß einem
Aspekt der Erfindung, die verwendet wird, um eine gespleißte Faser 202 thermisch
zu behandeln. Der Spleißpunkt 204 der
Faser ist über
der Flamme von einem Brenner 206 zentriert. Der Brenner 206 umfasst
ein koaxiales Paar von Röhren 208 und 210. Die
innere Röhre 208 wird
verwendet, um Propan oder ein anderes geeignetes brennbares Gas
zu einer Brennerflamme (nicht gezeigt) zu liefern. Die äußere Röhre 210 wird
verwendet, um ein trockenes Gas, wie z. B. trockenen Sauerstoff,
in die Flamme zuzuführen,
um Wasser an der Oberfläche
der Faser 202 zu entfernen. Es wurde herausgefunden, dass ein
geeigneter Wassergehalt für
das trockene Gas weniger als 1 ppm ist. Das trockene Gas dient dazu, während der
Wärmebehandlung
Wasser an der Oberfläche
der gespleißten
Fasern zu entfernen.A dry gas, such as. Dry oxygen or the like is fed into the burner flame to remove water on the surface of the spliced fibers. A purge gas is supplied around the flame to prevent dust particles near the flame. 18 shows a diagram of a gas burner arrangement 200 in accordance with an aspect of the invention used to form a spliced fiber 202 to be thermally treated. The splice point 204 the fiber is over the flame from a burner 206 centered. The burner 206 includes a coaxial pair of tubes 208 and 210 , The inner tube 208 is used to supply propane or other suitable combustible gas to a burner flame (not shown). The outer tube 210 is used to dry a gas such. As dry oxygen, feed into the flame to water on the surface of the fiber 202 to remove. It has been found that a suitable water content for the dry gas is less than 1 ppm. The dry gas serves to remove water at the surface of the spliced fibers during the heat treatment.
Die
Brenneranordnung 206 umfasst einen Kamin 212 über der
Flamme, um die Flamme zu stabilisieren und jeglichen in der Luft
befindlichen Rest der Wärmebehandlung
abzuziehen. Eine Spülgaszuführröhre 214 umgibt
den Kamin 212 und liefert ein geeignetes Spülgas, wie
z. B. Stickstoff, um Staubteilchen nahe an der Flamme zu spülen.The burner assembly 206 includes a fireplace 212 above the flame to stabilize the flame and remove any remaining heat in the air. A purge gas supply tube 214 surround the fireplace 212 and provides a suitable purge gas, such as. Nitrogen, to purge dust particles near the flame.
Es
wurde herausgefunden, dass das Entfernen von Wasser an der Oberfläche der
gespleißten Fasern 202 und
das Spülen
von Staubteilchen nahe zu der Flamme während des Wärmebehandlungsprozesses die
Stärke
der Spleißregion
erhöht.
Es sollte angemerkt werden, dass jede dieser Techniken einzeln auch
die Stärke
der Spleißregion
erhöht.
Somit können
diese Techniken entweder einzeln oder in Kombination praktiziert
werden.It has been found that the removal of water at the surface of the spliced fibers 202 and purging dust particles near the flame during the heat treatment process increases the strength of the splice region. It should be noted that each of these techniques also individually increases the strength of the splice region. Thus, these techniques can be practiced either singly or in combination.
19 zeigt
eine weitere Anordnung 250. Die Brenneranordnung 250 ist
ein „Dreifachbrenner", der drei koaxiale
Röhren 252, 254 und 256 umfasst. Die
innere Röhre 252 wird
verwendet, um ein geeignetes brennbares Gas, wie z. B. Propan, an
die Brennerflamme (nicht gezeigt) zu liefern. Die mittlere Röhre 254 wird
verwendet, um ein trockenes Gas, wie z. B. trockenen Sauerstoff,
an die Flamme zu liefern. Die äußere Röhre 256 wird
verwendet, um ein Löschgas,
wie z. B. reinen Sauerstoff, an die Flamme zu liefern. Erneut dient
das trockene Gas dazu, Wasser an der Oberfläche der Faser zu entfernen,
und das Spülgas
dient dazu, Staubteilchen nahe der Flamme zu spülen. Der in 19 gezeigte
Brenner 250 kann mit einem Kamin (nicht gezeigt) über seiner
Flamme versehen sein, um die Flamme zu stabilisieren und jeglichen
in der Luft befindlichen Rest der Wärmebehandlung abzuziehen. 19 shows another arrangement 250 , The burner assembly 250 is a "triple burner", the three coaxial tubes 252 . 254 and 256 includes. The inner tube 252 is used to make a suitable combustible gas, such. As propane, to the burner flame (not shown) to deliver. The middle tube 254 is used to dry a gas such. Dry oxygen, to deliver to the flame. The outer tube 256 is used to a quenching gas, such. As pure oxygen to deliver to the flame. Again, the dry gas serves to remove water from the surface of the fiber, and the purge gas serves to purge dust particles near the flame. The in 19 shown burner 250 can be provided with a chimney (not shown) above its flame to stabilize the flame and any remove any remaining airborne heat treatment.
20 zeigt
ein Diagramm 300, das die Beziehung zwischen Sauerstofffluss
und mittlerer Spleißstärke abbildet,
wenn der in 18 gezeigte Brenner 200 verwendet
wird. Von diesen Daten ist ersichtlich, dass ein Anstieg beim Sauerstofffluss
zu erhöhter
Spleißstärke führt. Ein
erhöhter
Sauerstofffluss führt
jedoch auch zu einer erhöhten
Temperatur. 20 shows a diagram 300 , which plots the relationship between oxygen flux and average splice strength when the in 18 shown burner 200 is used. From these data it can be seen that an increase in oxygen flux leads to increased splice strength. However, increased oxygen flux also results in an elevated temperature.
Wie
es oben beschrieben wurde, wenn eine Modenfeldausdehnung auf einer
IDF und anderen DCFs durchgeführt
wurde, ist die Temperatur ein kritischer Parameter. Daher ist es
notwendig, ein Sauerstoff-/Gasflussverhältnis auszuwählen, das
zu annehmbarem Spleißverlust
führt.
Somit kann es in einigen Fällen
schwierig sein, gleichzeitig einen wünschenswerten Spleißverlust
und ausreichende Stärke
zu erhalten.As
it was described above when a mode field extent on a
IDF and other DCFs performed
temperature is a critical parameter. Therefore, it is
necessary to select an oxygen / gas flow ratio, the
to acceptable splice loss
leads.
Thus it can in some cases
difficult while at the same time giving a desirable splice loss
and sufficient strength
to obtain.
Eine
Möglichkeit
zum Überwinden
dieses Problems ist das Hinzufügen
eines trägen
Gases, wie z. B. Argon, zu dem Sauerstofffluss, um eine ausreichend
trockene Atmosphäre
zu bilden, während gleichzeitig
eine geeignete Temperatur für
Modenfeldumwandlung beibehalten wird.A
possibility
to overcome
this problem is adding
a lethargic
Gas, such. As argon, to the oxygen flow to a sufficient
dry atmosphere
to form while at the same time
a suitable temperature for
Modify field conversion is maintained.
Eine
weitere Lösung
ist es, zuerst die Modenfeldausdehnung bei dem korrekten Temperaturintervall
durchzuführen.
Die Erweiterung benötigt
typischerweise etwa 10 bis 20 Minuten. Danach, wie es in 21 dargestellt
ist, wird die Flamme 350 entlang den gespleißten Fasern 352 in
der Nähe
des Spleißpunkts 354 bei
einer Temperatur, die für
Stärke
optimiert ist, für
eine viel kürzere
Zeit bewegt, was nur eine geringe Menge an Diffusion bewirkt. Das
Bewegen der Flamme 350 kann auch zum weiteren Reduzieren
des Spleißverlusts
verwendet werden, durch Hinzufügen
der Möglichkeit, die
Verjüngung
weiter genau einzustellen, um einen Übergang mit geringem Verlust
zu erzeugen.Another solution is to first perform the mode field expansion at the correct temperature interval. The extension typically takes about 10 to 20 minutes. After that, as it is in 21 is shown, the flame is 350 along the spliced fibers 352 near the splice point 354 at a temperature optimized for strength, for a much shorter time, causing only a small amount of diffusion. Moving the flame 350 can also be used to further reduce splice loss by adding the ability to further tune the taper to produce a low loss junction.
Häufig ist
es nicht einmal erforderlich, die Flamme entlang dem Spleiß zu bewegen,
um die Stärke
zu verbessern, einfach ein letztes schrittweises Erhöhen des
Gasflusses ist ausreichend. 22A – C zeigen
verschiedene Pegel der Flammenintensität. 22A zeigt
den normalen Gasfluss, der während
der Wärmebehandlung
verwendet wird, bei dem die Flamme 350 relativ zu den gespleißten Fasern 352 positioniert
wird, um eine heiße Zone 356 um
den Spleißpunkt 354 herum
zu erzeugen. Das allmähliche
schrittweise Erhöhen
des Gasflusses bewirkt einen Anstieg bei der Größe der Flamme 350 und
eine Ausdehnung der Breite der heißen Zone 356, die
in 22B dargestellt ist. Die heiße Zone 356 kann ausgedehnt
werden, so dass dieselbe die gesamte Region bedeckt, die während eines
Modenfeldausdehnungsprozesses erwärmt wurde. Jegliche Mikrorisse,
die durch den Modenfeldausdehnungsprozess induziert werden, können auf
diese Weise entfernt werden. In dem Fall von DCFs erfordert die
Entfernung von Mikrorissen typischerweise eine höhere Temperatur im Vergleich
zu der optimalen Temperatur für
Modenfeldumwandlung.Often, it is not even necessary to move the flame along the splice to improve the strength, just a last incremental increase in gas flow is sufficient. 22A - C show different levels of flame intensity. 22A shows the normal gas flow that is used during the heat treatment, at which the flame 350 relative to the spliced fibers 352 is positioned to a hot zone 356 around the splice point 354 to create around. The gradual increase in gas flow causes an increase in the size of the flame 350 and an extension of the width of the hot zone 356 , in the 22B is shown. The hot zone 356 can be extended to cover the entire region that has been heated during a mode field expansion process. Any microcracks induced by the mode field expansion process can be removed in this way. In the case of DCFs, the removal of microcracks typically requires a higher temperature compared to the optimum mode field conversion temperature.
Ein
Effekt, von dem sich bei einigen Spleißversuchen auch gezeigt hat,
dass derselbe die Stärke
verringert, ist das Biegen der Fasern während der Erwärmung. Dieses
Biegen kann beispielsweise während
der Platzierung der Faser in der Flamme oder der Entfernung des
wärmebehandelten
Spleißes
von der Flamme auftreten. Eine Möglichkeit,
zu verhindern, dass dieses Biegen auftritt, ist das Anlegen einer
leichten Spannung an die Fasern, ohne physikalisches Verjüngen, während die
Faser in die Flamme platziert oder von derselben entfernt wird. Das
Problem kann ferner reduziert werden durch schrittweises Verändern der
Gasflüsse
in Verbindung mit der Platzierung der Faser in der Flamme und die Entfernung
der Faser von der Flamme. Wie es beispielsweise in 22C dargestellt ist, kann der Gasfluss schrittweise gesenkt
werden, so dass die Flamme 350 weit unter dem Spleiß 354 ist,
bevor die gespleißten
Fasern 352 von der Einrichtung entfernt werden. Auf diese
Weise erfährt
der Spleiß 354 keine plötzlichen
Temperaturänderungen,
die zu Biegen führen
können.An effect that has also been shown in some splice tests to reduce the strength is bending the fibers during heating. This bending may occur, for example, during the placement of the fiber in the flame or the removal of the heat-treated splice from the flame. One way to prevent this bending from occurring is to apply a slight tension to the fibers without physically tapering as the fiber is placed in or removed from the flame. The problem can be further reduced by gradually changing the gas flows in connection with the placement of the fiber in the flame and the removal of the fiber from the flame. As it is for example in 22C is shown, the gas flow can be gradually lowered, so that the flame 350 far below the splice 354 is before the spliced fibers 352 removed from the facility. In this way, the splice experiences 354 no sudden temperature changes that can lead to bending.
23 ist
eine Tabelle 360, die Spleißverlust- und Stärke-Daten
nach der Wärmebehandlung für eine Reihe
von Versuchsspleißen
beschreibt, bei denen eine Länge
von Ultrawellen-SLA an eine Länge
von IDF gespleißt
wird. Wie es in den Tabellendaten gezeigt ist, ist es unter Verwendung
der hierin beschriebenen Techniken möglich, Spleißstärken von über 200
kpsi und Spleißverluste
von 0,22 dB oder weniger zu erreichen. 23 is a table 360 , which describes splice loss and strength data after heat treatment for a series of trial splices in which a length of ultrawave SLA is spliced to a length of IDF. As shown in the table data, using the techniques described herein, it is possible to achieve splice strengths in excess of 200 kpsi and splice losses of 0.22 dB or less.
24 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem
Aspekt der Erfindung zum Herstellen einer optischen Übertragungsleitung
mit hoher Stärke
und geringem Spleißverlust.
Bei Schritt 402 wird ein Schmelzspleißer verwendet, um einen ersten
Fasertyp an einen zweiten Fasertyp zu spleißen. Bei Schritt 404 werden
die gespleißten
Fasern von dem Schmelzspleißer
entfernt und in eine Wärmebehandlungsstation
geladen. Bei Schritt 406 wird eine Brennerflamme in der
Wärmestation
verwendet, um die Spleißzone
auf eine Differenzdiffusionstemperatur zu erwärmen, um eine Wärmediffusion
des Kerns der ersten Faser zu bewirken, und auch um eine glatte
Diffusion eines weiteren Dotiermittels, wie z. B. Fluor, in der
ersten Faser zu bewirken. Bei Schritt 408, während die
Spleißzone
erwärmt
wird, wird trockenes Gas um die Brennerflamme gespült, um Wasser
von der Oberfläche
der gespleißten
Fasern in der Spleißzone
zu entfernen. Bei Schritt 410, während die Spleißzone erwärmt wird,
wird ein Gas um die Brennerflamme gespült, um Staubpartikel von der
Brennerflamme zu entfernen. Bei Schritt 412, nachdem die
Wärmebehandlung
abgeschlossen wurde, wird die Brennerflamme entlang der Länge der
Spleißzone
bewegt, um die Glasoberfläche
der gespleißten
Fasern wiederherzustellen. 24 is a flowchart of a method 400 in accordance with an aspect of the invention for making a high power, low splice loss optical transmission line. At step 402 For example, a fusion splicer is used to splice a first fiber type to a second fiber type. At step 404 The spliced fibers are removed from the fusion splicer and loaded into a heat treatment station. At step 406 For example, a burner flame is used in the heat station to heat the splice zone to a differential diffusion temperature to cause heat diffusion of the core of the first fiber, and also to provide a smooth diffusion of another dopant, such as a glass oxide. As fluorine, in the first fiber to effect. At step 408 As the splice zone is heated, dry gas is purged around the torch flame to remove water from the surface of the spliced fibers in the splice zone. At step 410 . As the splice zone is heated, a gas is purged around the burner flame to remove dust particles from the burner flame. At step 412 After the heat treatment is completed, the burner flame is moved along the length of the splice zone to restore the glass surface of the spliced fibers.